Toplotna obdelava jekla: opis, vrste

Značilnosti toplotne obdelave

Da bi dobili želene lastnosti kovinskega dela, se toplotno obdelajo. Med tem procesom v materialu je strukturna sprememba.

Kovinski izdelki, ki se uporabljajo na kmetiji, morajo biti odporni na zunanje vplive. Da bi to dosegli, je treba kovine okrepiti z delovanjem visoke temperature. Ta obdelava spremeni obliko kristalne rešetke, zmanjšuje notranji stres in izboljšuje njegove lastnosti.

Vrste toplotne obdelave jekla

Toplotna obdelava jekla je zmanjšana na tri stopnje: ogrevanje, namakanje in hitro hlajenje. Obstaja več vrst ta proces, vendar glavne faze od njih ostajajo enake.

Obstajajo takšne vrste toplotne obdelave:

• Tehnično (kaljenje, popuščanje, kriogensko zdravljenje, staranje).
• Thermomehanical, ki ne uporablja samo visoke temperature, ampak tudi fizični vpliv na kovine.
• Kemijsko-termična vključuje toplotno obdelavo kovin z naknadno izpostavitvijo površini dušika, kroma ali ogljika.

Žganje

To je proizvodni proces ogrevanja kovine na določeno temperaturo in nato počasno hlajenje, ki se pojavi naravno. Zaradi tega postopka se izloči heterogenost kovine, zmanjša se notranja napetost in zmanjša trdota zlitine, kar močno olajša njegovo obdelavo. Obstajata dve vrsti žarjenja: prva in druga vrsta.

Pri žarjenju prve vrste se fazno stanje zlitine ne spremeni bistveno. Ima sorte:

• Homogenizirana - temperatura je 1100-1200 ° C, kovina je v teh razmerah od 7 do 14 ur.
• Prekristalizacija - temperatura žarjenja 100-200 ° C, ta postopek se uporablja za zakovičeno jeklo.

Med žarenjem druge vrste se v kovini spremeni faza. Proces ima več vrst:

• Celotno žarjenje - kovina segreje 25-40 ° C nad kritično vrednostjo tega materiala in se ohladi s posebno hitrostjo.
• Nepopolna - zlitina segreje do kritične točke in se ohladi za dolgo časa.
• Difuzija - žarjenje se izvaja pri temperaturi 1100-1200 ° C.
• Izotermičen - kovinska ogrevanje pojavi tako pri polni žarjenje a ohladitvi pod kritično temperaturo, hlajenje na prostem.
• Normalizirano - popolno žarjenje kovine s hlajenjem v zraku.

Utrjevanje

To je proces manipuliranja kovine, da dosežemo martenzitno transformacijo, ki zagotavlja povečano trdnost in zmanjšano plastičnost izdelka. Med kaljenjem se zlitina segreje na kritično vrednost, kot pri žarjenju, toda proces hlajenja je veliko hitrejši in za to se uporablja kopel s tekočino. Obstaja več vrst kaljenja:

• Utrjevanje v eni tekočini, za majhne dele, uporabljajte olje in za velike dele - vodo.
• Intermitentno kaljenje - padec temperature se pojavi v dveh stopnjah: nenadnem hlajenju na temperaturo 300 ° C, z uporabo vode, nato pa izdelek postavi v olje ali na prostem.
• Postopno - ko kovina doseže želeno temperaturo, jo ohladimo v staljenih soli in nato na prostem.
• Izotermalna - podobna stopni, se med časom izpostavljenosti razlikuje.
• Utrjevanje s samopreizvajanjem zlitina ni popolnoma ohlajena, zato se na sredini nahaja topla obliž. Kot rezultat, kovina dobi povečano trdnost in visoko viskoznost. Ta kombinacija je odlična za tolkala.

Nepravilno kaljenost lahko privede do takšnih napak:

• razogljičenje;
• razpoke;
• korpus ali povodci.

Glavni razlog za povodec in razpok - neenakomerna velikost sprememba dela med hlajenjem ali ogrevanjem. Lahko se pojavijo tudi z močnim povečanjem moči na določenih mestih. Najboljši način za preprečevanje teh težav je, da se kovina počasi ohladi na vrednost martenzitne transformacije.

Povodje in napaka nastanejo, ko so ukrivljeni deli neenakomerno ohlajeni. Te napake so precej majhne in jih je mogoče odpraviti z mletjem. Predhodno žarjenje delov in njihovo postopno in celo ogrevanje vam bo pomagalo preprečiti napačno ravnanje.

Decarburizacija kovine nastane zaradi izgorevanja ogljika med daljšim segrevanjem. Intenzivnost postopka je odvisna od temperature ogrevanja, tem večja je, hitreje je proces. Za korekcijo se del segreje v nevtralnem mediju (žarilna peč).

Ocalin na površini kovine povzroči izgorevanje in deformacijo izdelka. To zmanjša stopnjo ogrevanja in otežuje strojno obdelavo. Ocalin odstranimo kemično ali mehansko. Da bi se izognili teh težav, je potrebno uporabiti posebno pasto (100 g vodnega stekla, 25 g grafita, 75 g neodzivna gline, 14 g boraksa, 100 g vode, 30 g karborund). Sestava se nanaša na izdelke in pusti, da se popolnoma posuši, nato pa segreva kot običajno.

Odmor

Zmehča učinek strjevanja, olajša stres, zmanjša krhkost in povečuje viskoznost. Sprostitev se izvede s segrevanjem dela, utrjenega na kritično temperaturo. Odvisno od vrednosti temperature lahko dobimo stanje gobice, martenzita, sorbitola. Razlikujejo se od podobnih pogojev utrjevanja po lastnostih in strukturi, kar je natančneje. To poveča duktilnost in trdnost zlitine. Kovina s točkovno strukturo ima večjo udarno žilavost.

Glede na temperaturo razlikujejo take vrste dopusta: nizka, srednja, visoka.

Če želite določiti točno temperaturo, uporabite barvno shemo. Film železovih oksidov daje kovinam različne barve. Pojavi se, če se izdelek izreže in segreje na 210 ° C, ko se temperatura dvigne, se debelina filma poveča.

Pri nizkem kaljenju (temperatura do 300 ° C) martenzit ostane v zlitini, kar spremeni strukturo materiala. Poleg tega se sprošča železov karbid. To povečuje viskoznost jekla in zmanjša njegovo trdoto. Pri nizkem temperiranju se kovina ohladi v solnih in oljnih kopelih.

Visoka sprostitev bistveno izboljša mehanske lastnosti jekla, povečuje viskoznost, duktilnost, moč. Veliko se uporablja za izdelavo vzmeti, palic motorja, kovanje umrlih, osi avtomobilov. Pri drobnozrnatem legiranem jeklu se kalivanje opravi takoj po normalizaciji.

Da bi povečali obdelovalnost kovine, se njegova normalizacija izvaja pri visoki temperaturi (970 ° C), kar poveča njegovo trdoto. Če želite zmanjšati ta parameter, naredite visoke počitnice.

Kriogeno zdravljenje

Spremembe v strukturi kovin lahko dosežemo ne samo zaradi visokih temperatur, ampak tudi zaradi nizkih temperatur. Predelava zlitin pri temperaturi pod 0 ° C se pogosto uporablja v različnih panogah. Postopek poteka pri temperaturi 195 ° C.

Prednosti kriogenske predelave:

• Zmanjša količino austenita, ki zagotavlja stabilnost dimenzij delov.
• Ne zahteva poznejšega sproščanja, kar skrajša proizvodni cikel.
• Po takšni obdelavi so deli primernejši za brušenje in poliranje.

Kemijsko-termična obdelava

Kemijsko-termična obdelava ne vključuje samo izpostavljenosti visoki temperaturi, ampak tudi kemični. Rezultat tega postopka je povečana trdnost in odpornost na obrabo kovine, pa tudi odpornost proti ognju in odpornost na kislino.

Obstajajo takšne vrste obdelave:

• Cementacija.
• Nitriding.
• Nitro karburiranje.
• Boring.

Cementiranje jekla je proces dodatne obdelave kovin z ogljikom pred kaljenjem in kaljenjem. Po postopku se vzdržljivost izdelka poveča med torzijo in upogibanjem.

Pred začetek naogljičenja izvede temeljito čiščenje površine, po kateri je prevlečen s posebnimi strukturami. Postopek poteka po popolnem sušenju površine.

Obstaja več vrst uplinjanja: tekoče, trdno, plin. Prva vrsta uporablja posebno kopalnico s pečico, v kateri so pokriti 75% sode, 10% silicijevega karbida in 15% natrijevega klorida. Po tem se izdelek potopi v posodo. Proces traja 2 uri pri 850 ° C.

Primerno je, da v domačo delavnico izvede trdo uplinjanje. Za to uporabite posebno pasto na osnovi kalcinirane sode, saj, oksalne kisline in natrija ter vode. Nastali sestavek nanese na površino in zmes pustimo, da se posuši. Po tem produktu damo v pečico 2 uri pri temperaturi 900 ° C.

Pri plinskem uplinjanju se uporabljajo mešanice plinov, ki vsebujejo metan. Postopek poteka v posebni komori pri temperaturi 900 ° C.

Nitridiranje jekla je postopek nasičenja kovinske površine z dušikom, s segrevanjem na 650 ° C v atmosferi amoniaka. Po obdelavi zlitina poveča trdoto in postane odporna proti koroziji. Nitriding, za razliko od cementacije, omogoča vzdrževanje visoke trdnosti pri visokih temperaturah. In tudi, ko se ohlajeni izdelki ne spravijo. Nitriranje kovin se v industriji pogosto uporablja za odpornost proti obrabi na izdelek, povečanje trdote in zaščito pred korozijo.

Nitro-cementiranje jekla sestoji iz površinske obdelave z ogljikom in dušikom pri visoki temperaturi z nadaljnjim gašenjem in kaljenjem. Postopek lahko izvedemo pri temperaturi 850 ° C v plinastem mediju. Nitrocarburizacija se uporablja za orodna jekla.

Pri premazu jekla na površino kovine nanese sloj borona. Postopek poteka pri temperaturi 910 ° C. Ta obdelava se uporablja za povečanje trajnosti orodij za mletje in vrtanje.

Termomehanska obdelava

Pri uporabi te metode se uporabljajo visoke temperature in plastične deformacije. Obstajajo takšne vrste termomehanske obdelave:

• Visoka temperatura.
• Nizka temperatura.
• Predhodni.

Pri visokotemperaturnem procesiranju nastane kovinska deformacija po segrevanju. Zlitina se segreva nad temperaturo rekristalizacije. Po tem se izvede kaljenje s kaljenjem.

Visoko temperaturna obdelava kovin:

• Poveča viskoznost.
• Odpravlja krhkost.

Takšna obdelava je predmet strukturnega, orodnega, ogljikovega, pomladnega, legiranega jekla.

V primeru nizkotemperaturne obdelave se predobdelava po ohlajanju vzdržuje pri temperaturi pod rekristalizacijsko vrednostjo in nad martenzitno transformacijo. Na tej stopnji se izvede plastična deformacija. Takšna obdelava med kaljenjem ne daje stabilnosti kovine, za njegovo izvajanje pa je potrebna močna oprema.

Za izvedbo termomehanske obdelave je potrebno uporabiti posebne naprave za tlak, ogrevanje in hlajenje obdelovanca.

Toplotna obdelava neželeznih zlitin

Neželezne kovine se med seboj razlikujejo po svojih lastnostih, zato zanje uporabljajo lastne vrste toplotne obdelave. Za izenačitev kemične sestave bakra je izpostavljena rekristalizacijskem žarjenju. Medenina se obdeluje pri nizki temperaturi (200 ° C). Bron je žarjen pri 550 ° C. Magnezij pogasimo, žarimo in staramo, podobno obdelamo aluminij.

V železarski in barvni metalurgiji se pogosto uporabljajo različne vrste toplotne obdelave kovin. Uporabljajo se za pridobivanje želenih lastnosti zlitin in prihranek stroškov. Za vsak postopek in kovino so izbrane njene temperature.